Aeronave: Altímetro
O altímetro é um instrumento que mede a altura de uma aeronave acima de um determinado nível de pressão. Os níveis de pressão são discutidos posteriormente em detalhes. Como o altímetro é o único instrumento capaz de indicar altitude, este é um dos instrumentos mais vitais instalados na aeronave. Para usar o altímetro de forma eficaz, o piloto deve entender o funcionamento do instrumento, bem como os erros associados ao altímetro e como cada um afeta a indicação.
Uma pilha de wafers aneróides selados compreende o principal componente do altímetro. Um wafer aneróide é um wafer selado que é evacuado a uma pressão interna de 29,92 polegadas de mercúrio ("Hg). Esses wafers são livres para expandir e contrair com mudanças na pressão estática. Uma pressão estática mais alta pressiona os wafers e causa Uma pressão estática mais baixa (menos de 29,92 "Hg) permite que as bolachas se expandam. Uma ligação mecânica conecta o movimento do wafer às agulhas na face do indicador, o que traduz a compressão dos wafers em uma diminuição de altitude e traduz uma expansão das wafers em um aumento de altitude.
Observe como a pressão estática é introduzida na parte traseira da caixa selada do altímetro. A câmara externa do altímetro é selada, o que permite que a pressão estática envolva as pastilhas aneróides. Se a pressão estática for maior que a pressão nas pastilhas aneróides (29,92 "Hg), as pastilhas são comprimidas até que a pressão dentro das pastilhas seja igual à pressão estática circundante. Por outro lado, se a pressão estática for menor que a pressão interna dos wafers, os wafers são capazes de expandir o que aumenta o volume.A expansão e contração dos wafers movimenta a ligação mecânica que aciona as agulhas na face do altímetro.
Princípio da Operação
O altímetro de pressão é um barômetro aneroide que mede a pressão da atmosfera no nível onde o altímetro está localizado e apresenta uma indicação de altitude em pés. O altímetro usa a pressão estática como fonte de operação. O ar é mais denso ao nível do mar do que no alto – à medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui. Essa diferença de pressão em vários níveis faz com que o altímetro indique mudanças de altitude.
A apresentação da altitude varia consideravelmente entre os diferentes tipos de altímetros. Alguns têm um ponteiro, enquanto outros têm dois ou mais. Apenas o tipo multiponto é discutido neste manual. O mostrador de um altímetro típico é graduado com numerais dispostos no sentido horário de zero a nove. O movimento do elemento aneróide é transmitido através de engrenagens para os três ponteiros que indicam a altitude. Na Figura, a agulha longa e fina com o triângulo invertido na ponta indica dezenas de milhares de pés; a agulha curta e larga indica milhares de pés; e a longa agulha no topo indica centenas de pés.
a altitude indicada refere-se à altitude lida da altitude que não está corrigida, após a configuração da pressão barométrica ser discada na janela Kollsman. Os tipos adicionais de altitudes são explicados posteriormente.
Efeito da pressão e temperatura fora do padrão
É fácil manter uma altura consistente acima do solo se a pressão barométrica e a temperatura permanecerem constantes, mas isso raramente é o caso. A pressão e a temperatura podem mudar entre a decolagem e o pouso, mesmo em um voo local. Se essas mudanças não forem levadas em consideração, o voo se torna perigoso.
Se os altímetros não puderem ser ajustados para pressão fora do padrão, poderá ocorrer uma situação perigosa. Por exemplo, se uma aeronave voar de uma área de alta pressão para uma área de baixa pressão sem ajustar o altímetro, uma altitude constante será exibida, mas a altura real da aeronave acima do solo seria menor que a altitude indicada. Existe um velho axioma da aviação: “Indo do alto ao baixo, OLHE ABAIXO”. Por outro lado, se uma aeronave voar de uma área de baixa pressão para uma área de alta pressão sem ajuste do altímetro, a altitude real da aeronave é maior que a altitude indicada. Uma vez em voo, é importante obter frequentemente as configurações atuais do altímetro durante a rota para garantir a liberação do terreno e da obstrução.
Muitos altímetros não têm meios precisos de serem ajustados para pressões barométricas superiores a 31,00 "Hg. Quando o altímetro não pode ser ajustado para a configuração de pressão mais alta, a altitude real da aeronave é maior do que o altímetro indica. Quando ocorrem condições de baixa pressão barométrica (abaixo de 28.00), as operações de voo por aeronaves incapazes de definir a configuração real do altímetro não são recomendadas.
Os ajustes para compensar a pressão fora do padrão não compensam a temperatura fora do padrão. Como o ar frio é mais denso que o ar quente, ao operar em temperaturas mais frias que o padrão, a altitude é menor que a indicação do altímetro. É a magnitude dessa “diferença” que determina a magnitude do erro. É a diferença devido às temperaturas mais frias que preocupa o piloto. Ao voar para uma massa de ar mais fria mantendo uma altitude indicada constante, a altitude real é menor. Se a distância do terreno ou de obstáculos for um fator na seleção de uma altitude de cruzeiro, principalmente em terreno montanhoso, lembre-se de antecipar que uma temperatura mais fria do que o padrão coloca a aeronave abaixo do indicado pelo altímetro. Portanto, uma altitude indicada mais alta pode ser necessária para fornecer uma distância de terreno adequada. Uma variação do auxílio de memória usado para pressão pode ser empregada: “DO QUENTE PARA O FRIO, OLHE ABAIXO”. Quando o ar está mais quente que o padrão, a aeronave está mais alta do que o altímetro indica. As correções de altitude para temperatura podem ser calculadas no computador de navegação.
Temperaturas extremamente frias também afetam as indicações do altímetro. A figura, que foi derivada de fórmulas ICAO, indica quanto erro pode existir quando a temperatura está extremamente fria.
Configurando o Altímetro
A maioria dos altímetros está equipada com uma janela de ajuste de pressão barométrica (ou janela Kollsman) fornecendo um meio para ajustar o altímetro. Um botão está localizado na parte inferior do instrumento para este ajuste.
Para ajustar o altímetro para variação da pressão atmosférica, a escala de pressão na janela de configuração do altímetro, calibrada em polegadas de mercúrio ("Hg) e/ou milibares (mb), é ajustada para corresponder à configuração do altímetro fornecida. A configuração do altímetro é definida como pressão da estação reduzida ao nível do mar, mas uma configuração de altímetro é precisa apenas nas proximidades da estação de relatório. Portanto, o altímetro deve ser ajustado à medida que o voo avança de uma estação para a próxima. O controle de tráfego aéreo (ATC) informará quando atualizado As configurações do altímetro estão disponíveis Se um piloto não estiver utilizando a assistência do ATC, as configurações locais do altímetro podem ser obtidas monitorando o sistema automatizado local de observação meteorológica/sistema automatizado de observação de superfície (AWOS/ASOS) ou transmissões do serviço automático de informações do terminal (ATIS).
Muitos pilotos esperam com confiança que a configuração atual do altímetro compense as irregularidades na pressão atmosférica em todas as altitudes, mas isso nem sempre é verdade. A configuração do altímetro transmitida pelas estações terrestres é a pressão da estação corrigida para o nível médio do mar. Não leva em conta as irregularidades em níveis mais altos, particularmente o efeito da temperatura fora do padrão. Se cada piloto em uma determinada área estiver usando a mesma configuração de altímetro, cada altímetro deve ser igualmente afetado por erros de variação de temperatura e pressão, possibilitando manter a separação vertical desejada entre as aeronaves. No entanto, isso não garante a separação vertical. Ainda é imperativo manter uma varredura visual regimentada para intrusão de tráfego aéreo.
Ao voar sobre terrenos altos e montanhosos, certas condições atmosféricas fazem com que o altímetro indique uma altitude de 1.000 pés ou mais acima da altitude real. Por esta razão, uma generosa margem de altitude deve ser permitida - não apenas para possíveis erros de altímetro, mas também para possíveis correntes descendentes que podem estar associadas a ventos fortes.
Para ilustrar o uso do sistema de ajuste do altímetro, siga um voo de Dallas Love Field, Texas, para o Aeroporto Municipal de Abilene, Texas, via Mineral Wells. Antes de decolar de Love Field, o piloto recebe uma configuração atual do altímetro de 29,85 "Hg da torre de controle ou ATIS e define esse valor na janela de configuração do altímetro. A indicação do altímetro deve ser comparada com a elevação conhecida do aeroporto de 487 pés. Como a maioria dos altímetros não está perfeitamente calibrada, pode haver um erro.
Quando estiver sobre Mineral Wells, suponha que o piloto receba uma configuração de altímetro atual de 29,94 "Hg e a defina na janela do altímetro. Antes de entrar no padrão de tráfego no Aeroporto Municipal de Abilene, uma nova configuração de altímetro de 29,69 "Hg é recebida da Torre de Controle de Abilene e definido na janela de configuração do altímetro. Se o piloto deseja voar o padrão de tráfego a aproximadamente 800 pés acima do terreno, e a elevação de campo de Abilene é de 1.791 pés, uma altitude indicada de 2.600 pés deve ser mantida (1.791 pés + 800 pés = 2.591 pés, arredondado para 2.600 pés ).
A importância de ajustar corretamente o altímetro não pode ser subestimada. Suponha que o piloto não ajustou o altímetro em Abilene para a configuração atual e continuou usando a configuração de Mineral Wells de 29,94 "Hg. Ao entrar no padrão de tráfego de Abilene a uma altitude indicada de 2.600 pés, a aeronave estaria aproximadamente 250 pés abaixo do nível adequado altitude do padrão de tráfego. Ao pousar, o altímetro indicaria aproximadamente 250 pés acima da elevação do campo.
Configuração do altímetro de poços minerais 29,94
Ajuste do altímetro Abilene 29,69
Diferença 0,25
(Uma vez que 1 polegada de pressão é igual a aproximadamente 1.000 pés de altitude, 0,25 × 1.000 pés = 250 pés.)
Ao determinar se deve adicionar ou subtrair a quantidade de erro do altímetro, lembre-se de que quando a pressão real for menor do que a definida na janela do altímetro, a altitude real da aeronave será menor do que a indicada no altímetro.
O seguinte é outro método de calcular o desvio de altitude. Comece subtraindo a configuração atual do altímetro de 29,94 "Hg. Lembre-se sempre de colocar a configuração original como o número superior. Em seguida, subtraia a configuração atual do altímetro.
Configuração do altímetro de poços minerais 29,94
Ajuste do altímetro Abilene 29,69
29,94 – 29,69 = Diferença 0,25
(Uma vez que 1 polegada de pressão é igual a aproximadamente 1.000 pés de altitude, 0,25 × 1.000 pés = 250 pés.) Sempre subtraia o número da altitude indicada.
2.600 – 250 = 2.350
Agora, tente uma configuração de pressão mais baixa. Ajuste da configuração do altímetro de 29,94 a 30,56 "Hg.
Configuração do altímetro de poços minerais 29,94
Configuração do altímetro 30,56
29,94 - 30,56 = Diferença -0,62
(Uma vez que 1 polegada de pressão é igual a aproximadamente 1.000 pés de altitude, 0,62 × 1.000 pés = 620 pés.) Sempre subtraia o número da altitude indicada.
2.600 – (–620) = 3.220
O piloto terá 620 pés de altura.
Observe que a diferença é um número negativo. Começando com a altitude indicada atual de 2.600 pés, subtrair um número negativo é o mesmo que somar os dois números. Ao utilizar este método, um piloto entenderá melhor a importância de usar a configuração atual do altímetro (o erro de cálculo de onde e em que direção está o erro pode afetar a segurança; se a altitude for menor que a indicada, uma aeronave pode estar em perigo de colidir com um obstáculo).
Operação do Altímetro
Existem dois meios pelos quais os ponteiros do altímetro podem ser movidos. A primeira é uma mudança na pressão do ar, enquanto a outra é um ajuste na escala barométrica. Quando a aeronave sobe ou desce, a mudança de pressão dentro da caixa do altímetro expande ou contrai o barômetro aneróide. Este movimento é transmitido através de ligação mecânica para girar os ponteiros.
Uma diminuição na pressão faz com que o altímetro indique um aumento na altitude, e um aumento na pressão faz com que o altímetro indique uma diminuição na altitude. Assim, se a aeronave estiver sentada no solo com um nível de pressão de 29,98" Hg e o nível de pressão mudar para 29,68" Hg, o altímetro apresentaria um aumento de aproximadamente 300 pés de altitude. Essa mudança de pressão é mais perceptível quando a aeronave fica estacionada durante a noite. À medida que a pressão cai, o altímetro interpreta isso como uma subida. O altímetro indica uma altitude acima da elevação real do campo. Se a configuração da pressão barométrica for redefinida para a configuração atual do altímetro de 29,68 "Hg, a elevação do campo será novamente indicada no altímetro.
Essa mudança de pressão não é tão facilmente percebida em voo, pois as aeronaves voam em altitudes específicas. A aeronave diminui constantemente a altitude real enquanto o altímetro é mantido constante através da ação do piloto, conforme discutido na seção anterior.
Saber a altitude da aeronave é de vital importância para um piloto. O piloto deve ter certeza de que a aeronave está voando alto o suficiente para limpar o terreno mais alto ou obstrução ao longo da rota pretendida. É especialmente importante ter informações precisas de altitude quando a visibilidade é restrita. Para limpar obstruções, o piloto deve estar constantemente ciente da altitude da aeronave e da elevação do terreno circundante. Para reduzir a possibilidade de uma colisão no ar, é essencial manter a altitude de acordo com as regras de tráfego aéreo.
Tipos de altitude
Altitude em si é um termo relevante apenas quando é especificamente indicado a que tipo de altitude um piloto está se referindo. Normalmente, quando o termo “altitude” é usado, ele se refere à altitude acima do nível do mar, uma vez que esta é a altitude que é usada para representar obstáculos e espaço aéreo, bem como para separar o tráfego aéreo.
Altitude é a distância vertical acima de algum ponto ou nível usado como referência. Existem tantos tipos de altitude quantos níveis de referência a partir dos quais a altitude é medida, e cada um pode ser usado por razões específicas. Os pilotos estão preocupados principalmente com cinco tipos de altitudes:
1. Altitude indicada— leia diretamente do altímetro (não corrigido) quando estiver ajustado para a configuração atual do altímetro.
2. Altitude real — a distância vertical da aeronave acima do nível do mar — a altitude real. Muitas vezes é expresso como pés acima do nível médio do mar (MSL). As elevações de aeroportos, terrenos e obstáculos nas cartas aeronáuticas são altitudes verdadeiras.
3. Altitude absoluta— a distância vertical de uma aeronave acima do terreno, ou acima do nível do solo (AGL).
4. Altitude de pressão - a altitude indicada quando a janela de configuração do altímetro (escala barométrica) é ajustada para 29,92 "Hg. Esta é a altitude acima do plano de referência padrão, que é um plano teórico onde a pressão do ar (corrigida para 15 °C) é igual 29,92 "Hg. A altitude de pressão é usada para calcular a altitude de densidade, altitude real, velocidade do ar real (TAS) e outros dados de desempenho.
5. Altitude de densidade— altitude de pressão corrigida para variações da temperatura padrão. Quando as condições são padrão, a altitude de pressão e a altitude de densidade são as mesmas. Se a temperatura estiver acima do padrão, a altitude de densidade é maior que a altitude de pressão. Se a temperatura estiver abaixo do padrão, a altitude de densidade é menor que a altitude de pressão. Esta é uma altitude importante porque está diretamente relacionada ao desempenho da aeronave.
Um piloto deve entender como o desempenho da aeronave está diretamente relacionado à densidade do ar. A densidade do ar afeta quanta potência um motor naturalmente aspirado produz, bem como a eficiência dos aerofólios. Se houver menos moléculas de ar (pressão mais baixa) para acelerar através da hélice, a aceleração para a velocidade de rotação é maior e, portanto, produz um rolo de decolagem mais longo, o que se traduz em uma diminuição no desempenho.
Como exemplo, considere um aeroporto com uma elevação de campo de 5.048 pés MSL onde a temperatura padrão é de 5 °C. Sob essas condições, a altitude de pressão e a altitude de densidade são as mesmas – 5.048 pés. Se a temperatura mudar para 30°C, a altitude de densidade aumenta para 7.855 pés. Isso significa que uma aeronave funcionaria na decolagem como se a elevação do campo fosse de 7.855 pés na temperatura padrão. Por outro lado, uma temperatura de -25 ° C resultaria em uma altitude de densidade de 1.232 pés. Uma aeronave teria um desempenho muito melhor nessas condições.
Verificação do Instrumento
Antes de cada voo, um piloto deve examinar o altímetro para obter as indicações adequadas para verificar sua validade. Para determinar a condição de um altímetro, defina a escala barométrica para a configuração atual do altímetro relatada transmitida pela torre de controle de tráfego do aeroporto local, estação de serviço de voo (FSS) ou qualquer outra fonte confiável, como ATIS, AWOS ou ASOS. Os ponteiros do altímetro devem indicar a elevação do campo pesquisado do aeroporto. Se a indicação estiver a mais de 75 pés da elevação do campo pesquisado, o instrumento deve ser encaminhado para uma oficina de reparo de instrumentos certificada para recalibração.
